JP2005284508A - Welding robot system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ティーチングプレイバック方式のロボットと、サーボモータの速度をフィードバック制御するワイヤ送給制御手段を備えた溶接機を組み合わせた溶接ロボットシステムに関する。 The present invention relates to a welding robot system in which a teaching playback type robot and a welding machine equipped with a wire feed control means for feedback-controlling the speed of a servo motor are combined.
従来、溶接ロボットを導入する際には生産計画の立案が必要であった。その生産計画の立案のために必要な情報としては、タクトタイムや溶接コストなどの情報があった。 Conventionally, when a welding robot is introduced, it is necessary to make a production plan. Information necessary for making the production plan includes information such as tact time and welding cost.
このような溶接コストなどを知るためには、ワイヤやガスなどの使用量および消費電力量などの溶接工程情報を得る必要があった。これらの溶接工程情報を得る方法としては、オフライン教示にてシミュレーションを行なって算出する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 In order to know such welding costs, it was necessary to obtain welding process information such as the amount of wire and gas used and the amount of power consumption. As a method of obtaining such welding process information, a method of performing simulation by performing off-line teaching has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この方法によれば、シミュレーション装置のCRT内に表示されたロボットを用いて教示作業を行い、予め入力したロボットに関する情報と教示データよりワイヤやガス使用量などの溶接工程情報を得ることができるものがあった。
しかし、上記シミュレーションによる方法では、シミユレーションを行なうコンピュータに、実際に使用するロボットや溶接機のデータを入力するという手間がかかっていた。 However, in the method based on the simulation, it takes time and effort to input data of a robot and a welding machine that are actually used in a simulation computer.
また、実際の溶接出力は、ロボットの姿勢、アーク長などの条件により変化するため教示データどおりの溶接出力、ワイヤ送給量にならないため、算出される溶接工程情報の精度に問題があった。
本発明は、上記課題を解決することのできる溶接ロボットシステムを提供することを目的とする。
In addition, since the actual welding output changes depending on conditions such as the posture of the robot and the arc length, there is a problem in the accuracy of the calculated welding process information because the welding output and the wire feed amount do not match the teaching data.
An object of this invention is to provide the welding robot system which can solve the said subject.
上記目的を達成するために、本発明は教示時に溶接条件を登録し、前記溶接条件を溶接機へ送信する手段を有するティーチングプレイバック教示方式のロボットと、サーボモータの速度をフィードバック制御するワイヤ送給制御手段と、前記溶接条件を受信するとその条件に対応したワイヤ送給速度指令データをロボットヘ送信する手段を有する溶接機と、教示データと溶接機から送信された前記ワイヤ送給速度指令データから溶接工程情報を算出する手段と、溶接工程情報を算出する手段による算出結果を表示する手段とを設けたものである。 In order to achieve the above object, the present invention registers a welding condition at the time of teaching and teaches a teaching playback teaching type robot having means for transmitting the welding condition to a welding machine, and a wire transmission for feedback controlling the speed of a servo motor. When receiving the welding condition, a welding machine having means for transmitting wire feeding speed command data corresponding to the welding condition to the robot, teaching data and the wire feeding speed command data transmitted from the welding machine Means for calculating welding process information and means for displaying a calculation result by the means for calculating welding process information are provided.
このように、溶接機とロボット制御装置を直接、シリアル通信にて接続することによって、教示時に入力した溶接条件に対応した溶接データをロボット制御装置が直接溶接機から取得することができ、シミュレーションを行なうコンピュータヘのデータ入力が不要であり、かつ、溶接ロボットを実稼動させることにより得られる実際の溶接出力に関するデータを、溶接機がロボット制御装置へ送信し、その実溶接データと教示データにより算出した溶接工程情報により補正値を算出し、次回、別の溶接工程教示の際、その補正値により更に精度の良い溶接工程情報の算出を可能にできるものである。 In this way, by connecting the welding machine and the robot control device directly via serial communication, the robot control device can directly acquire welding data corresponding to the welding conditions input at the time of teaching from the welding machine. No data input to the computer is required, and the data related to the actual welding output obtained by actually operating the welding robot is transmitted to the robot controller by the welding machine, and calculated from the actual welding data and teaching data. The correction value is calculated based on the welding process information, and the next time another teaching process is taught, the correction value can be used to calculate the welding process information with higher accuracy.
以上のように、本発明の溶接ロボットシステムによれば、作業者は教示時に溶接部位と溶接条件を登録するだけで、ロボット制御装置付随のティ‐チペンダント表示部にその溶接工程における溶接コスト等の算出に必要な溶接ワイヤやガス使用量、消費電力量等の溶接工程情報が表示されるため、溶接ロボット導入時の生産計画の立案を容易に行うことができる。 As described above, according to the welding robot system of the present invention, the operator simply registers the welding site and welding conditions at the time of teaching, and the welding cost in the welding process is displayed on the teach pendant display unit attached to the robot controller. Since welding process information such as the welding wire, gas consumption, and power consumption required for the calculation is displayed, it is possible to easily make a production plan when introducing the welding robot.
また、溶接ロボット実稼働時に前記溶接工程情報の補正値を求め、その補正値により教示時に算出される溶接工程情報の補正を行うことにより、正確な溶接工程情報を得ることができる。 Further, accurate welding process information can be obtained by obtaining a correction value of the welding process information during actual operation of the welding robot and correcting the welding process information calculated at the time of teaching based on the correction value.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態における溶接ロボットシステム全体構成を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a welding robot system according to an embodiment of the present invention.
図1において、溶接トーチ1はロボット2のアーム21に支持されており、ロボット2はロボット制御装置3で制御し、アーム21先端の溶接トーチ先端を被溶接物9の溶接線に沿って移動させるようにしている。 In FIG. 1, the welding torch 1 is supported by the arm 21 of the robot 2, and the robot 2 is controlled by the robot controller 3 to move the tip of the welding torch at the tip of the arm 21 along the welding line of the workpiece 9. I am doing so.
ロボット2はティーチングプレイバック教示方式のロボットで、アーム21の移動軌跡および移動速度等を実際にアームを移動軌跡どおりに動かすことにより記憶させる。また、この時、同時に移動軌跡上の各溶接部位の指定と溶接部位毎の溶接条件も記憶させる。溶接条件とは、溶接電流、溶接電圧等である。 The robot 2 is a teaching playback teaching type robot, and memorizes the movement trajectory and movement speed of the arm 21 by actually moving the arm according to the movement trajectory. At the same time, the designation of each welded part on the movement locus and the welding conditions for each welded part are also stored. The welding conditions are a welding current, a welding voltage, and the like.
ロボット2のアームの途中に溶接トーチ1へワイヤを供給するワイヤ送給装置8が取り付けられており、ワイヤ送給装置8はワイヤ送給制御装置5により速度をフィードバック制御されるサーボモータ81によって回転駆動され、溶接ワイヤ7を所定の速度で溶接トーチ1先端から被溶接物9に向けて送給するようにしている。 A wire feeding device 8 for supplying a wire to the welding torch 1 is attached in the middle of the arm of the robot 2, and the wire feeding device 8 is rotated by a servo motor 81 whose speed is feedback controlled by the wire feeding control device 5. Driven, the welding wire 7 is fed from the tip of the welding torch 1 toward the workpiece 9 at a predetermined speed.
ロボット制御装置3と溶接機4および溶接機4とワイヤ送給制御装置5はそれぞれシリアル通信61、62によって接続されており、通信によって信号のやり取りが行なわれる。ロボットによる自動溶接を実行する場合、ロボット制御装置3より溶接条件指令データがシリアル通信61によって溶接機4へ送信され、溶接機4は溶接トーチ1と被溶接物9との間に指示された電圧を印加し、溶接ワイヤ7の先端と被溶接物Aとの間にアーク放電を生じさせ溶接を行なう。同時に溶接条件データに対応したワイヤ送給速度指令データがシリアル通信62によってワイヤ送給制御装置5へ送信され、ワイヤ送給速度指令データによって指示された指令速度によってワイヤ送給装置8のサーボモータ81を速度制御して溶接ワイヤ7を送り出す。 The robot control device 3 and the welding machine 4, and the welding machine 4 and the wire feed control device 5 are connected by serial communications 61 and 62, respectively, and exchange of signals is performed by communication. When performing automatic welding by a robot, welding condition command data is transmitted from the robot control device 3 to the welding machine 4 via the serial communication 61, and the welding machine 4 is instructed between the welding torch 1 and the workpiece 9. Is applied to cause arc discharge between the tip of the welding wire 7 and the workpiece A to perform welding. At the same time, the wire feed speed command data corresponding to the welding condition data is transmitted to the wire feed control device 5 by the serial communication 62, and the servo motor 81 of the wire feed device 8 is transmitted at the command speed specified by the wire feed speed command data. Is controlled to feed out the welding wire 7.
同時に、実際のアーク電流とアーク電圧は溶接機4の内部の電流計と電圧計(ともに図示せず)により計測され、実際のワイヤ送給速度データとともにシリアル通信61により、ロボット制御装置3へ送信され、実稼働時の溶接工程情報算出用データとして格納される。 At the same time, the actual arc current and arc voltage are measured by an ammeter and a voltmeter inside the welding machine 4 (both not shown) and transmitted to the robot controller 3 by serial communication 61 together with actual wire feed speed data. And stored as welding process information calculation data during actual operation.
次に被溶接物9のある部位を溶接する教示を行なう場合を説明する。 Next, a case where teaching to weld a certain part of the work piece 9 will be described.
前述のように、ロボットアーム21の移動軌跡の登録と同時に各溶接部位の指定と溶接部位毎の溶接条件の登録を行なうが、この登録作業はロボット制御
装置3に付随するティーチペンダント31で行なう。
As described above, simultaneously with the registration of the movement trajectory of the robot arm 21, designation of each welding site and registration of the welding conditions for each welding site are performed. This registration operation is performed by the teach pendant 31 attached to the robot control device 3.
教示時にこの溶接条件の登録が行なわれると、溶接条件データはロボット制御装置3とシリアル通信61によって接続された溶接機4へ送信され、この溶接条件データに対応するワイヤ送給速度指令データが同じくシリアル通信61によって溶接機4からロボット制御装置3へ送信される。 When this welding condition is registered at the time of teaching, the welding condition data is transmitted to the welding machine 4 connected to the robot controller 3 by the serial communication 61, and the wire feed speed command data corresponding to this welding condition data is the same. The data is transmitted from the welding machine 4 to the robot control device 3 by serial communication 61.
ロボット制御装置3は、ワイヤ送給速度指令データと溶接部位の長さ、溶接速度等の教示データより算出される溶接時間によって、この溶接部位の溶接にて使用されるワイヤ使用量を、さらに溶接電流、溶接電圧などの溶接条件データより、この溶接部位の溶接によって消費される消費電力を算出する。 The robot controller 3 further determines the amount of wire used in welding at the welding site based on the welding time calculated from the wire feed speed command data and the teaching data such as the length of the welding site and the welding speed. From the welding condition data such as current and welding voltage, the power consumption consumed by welding at this welded part is calculated.
また、予めテイーチペンダント31で入力したシールドガス流量と教示データより算出した溶接時間よりガス使用量を算出する。 Further, the amount of gas used is calculated based on the welding gas time calculated from the shield gas flow rate and the teaching data input in advance with the teach pendant 31.
これらの算出されたワイヤ使用量、消費電力、ガス使用量は、各溶接部位の教示毎に算出され、溶接部位が複数ある場合は教示登録するごとに積算され、ロボット制御装置3に付随するティーチベンダント31の表示部に表示される。 The calculated wire usage, power consumption, and gas usage are calculated for each teaching of each welding site, and when there are a plurality of welding sites, they are accumulated each time teaching is registered, and the teaching associated with the robot controller 3 is added. It is displayed on the display part of the bendant 31.
図2にティーチペンダント31の表示部での表示例を示す。 FIG. 2 shows a display example on the display unit of the teach pendant 31.
このようにして得られたワイヤ使用量、消費電力、ガス使用量は、溶接ロボット導入の際の生産計画立案に必要な溶接工程情報となる。 The wire usage, power consumption, and gas usage obtained in this way become welding process information necessary for production planning when a welding robot is introduced.
しかしながら、実際に教示プログラムを実行しロボットによる自動溶接を行なうと、教示時に指示した溶接条件どおりの出力とはならない場合が多い。 However, when the teaching program is actually executed and automatic welding by a robot is performed, there are many cases where the output does not match the welding conditions instructed at the time of teaching.
すなわち溶接条件指令データや教示データから求めたこれらの溶接工程情報は、実際に教示プログラムどおりにロボットにて自動溶接を実行した際に得られる実際の溶接出カデータ等により求めた溶接工程情報とは一致しない。 That is, the welding process information obtained from the welding condition command data and the teaching data is the welding process information obtained from the actual welding output data obtained when the automatic welding is actually executed by the robot according to the teaching program. It does not match.
そこで、本実施の形態の溶接ロボットシステムでは、教示時に算出される溶接工程情報の精度を上げるため、教示したプログラムを実行し、実際にロボットによる自動溶接を行なった際に算出した実稼働時の溶接工程情報と、教示時に算出した溶接工程情報との差を求め、その値をその溶接条件に対応する補正値として記録し、次回以降、別の溶接部位教示の際に、その溶接条件に対応した補正値により補正を行なうことにより、精度の高い溶接工程情報を算出するようにした。 Therefore, in the welding robot system of the present embodiment, in order to increase the accuracy of the welding process information calculated at the time of teaching, the taught program is executed, and the actual operation calculated when automatic welding is actually performed by the robot is performed. Find the difference between the welding process information and the welding process information calculated at the time of teaching, record the value as a correction value corresponding to the welding conditions, and respond to the welding conditions when teaching another welding site from the next time. By performing the correction using the corrected value, highly accurate welding process information is calculated.
これにより作業者は溶接ロボット実稼働前および直後に、溶接工程毎のワイヤ使用量、ガス使用量等の溶接工程情報を正確に把握することが可能となり、これらの情報を用いることにより、生産コストや、ワイヤやガスの交換時期などのメンテナンス時期等も正確に把握することが可能となる。 This makes it possible for an operator to accurately grasp welding process information such as the amount of wire used and the amount of gas used for each welding process before and immediately after the actual operation of the welding robot. In addition, it is possible to accurately grasp the maintenance time such as the wire and gas replacement time.
本発明の溶接ロボットシステムによれば、溶接ロボット導入時の生産計画の立案を容易に行うことができるので、溶接ロボットを使用する際の有用である。 According to the welding robot system of the present invention, it is possible to easily make a production plan when introducing the welding robot, which is useful when using the welding robot.
1 溶接トーチ
2 ロボット
21 ロボットアーム
3 ロボット制御装置
31 ティーチングベンダント
4 溶接機
5 ワイヤ送給制御装置
61 シリアル通信(ロボット制御装置、溶接機間)
62 シリアル通信(溶接機、ワイヤ送給制御装置間)
7 溶接ワイヤ
8 ワイヤ送給装置
81 サーボモータ
9 被溶接物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding torch 2 Robot 21 Robot arm 3 Robot controller 31 Teaching bendant 4 Welding machine 5 Wire feed controller 61 Serial communication (between robot controller and welder)
62 Serial communication (between welding machine and wire feed controller)
7 Welding wire 8 Wire feeding device 81 Servo motor 9 Workpiece
Claims (4)
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